Cuando se trata de los muchos misterios del Universo, se reserva una categoría especial para los agujeros negros. Dado que son invisibles a simple vista, permanecen visiblemente sin ser detectados, y los científicos se ven obligados a confiar en "ver" los efectos que su intensa gravedad tiene sobre las estrellas cercanas y las nubes de gas para estudiarlas.
Eso puede estar a punto de cambiar, gracias a un equipo de la Universidad de Cardiff. Aquí, los investigadores han logrado un avance que podría ayudar a los científicos a descubrir cientos de agujeros negros en todo el Universo.
Liderados por el Dr. Mark Hannam de la Facultad de Física y Astronomía, los investigadores han construido un modelo teórico que tiene como objetivo predecir todas las señales potenciales de ondas gravitacionales que podrían encontrar los científicos que trabajan con los detectores del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) .
Estos detectores, que actúan como micrófonos, están diseñados para buscar restos de colisiones de agujeros negros. Cuando se encienden, el equipo de Cardiff espera que su investigación actúe como una especie de "guía de observadores" y ayude a los científicos a detectar las débiles ondas de las colisiones, conocidas como ondas gravitacionales, que tuvieron lugar hace millones de años.
Formado por investigadores posdoctorales, estudiantes de doctorado y colaboradores de universidades de Europa y Estados Unidos, el equipo de Cardiff trabajará con científicos de todo el mundo mientras intentan desentrañar los orígenes del Universo.
"El giro rápido de los agujeros negros hará que las órbitas se tambaleen, al igual que los últimos tambaleos de un trompo antes de que se caiga", dijo Hannam. “Estas oscilaciones pueden hacer que los agujeros negros tracen caminos salvajes alrededor del otro, lo que lleva a señales de ondas gravitacionales extremadamente complicadas. Nuestro modelo tiene como objetivo predecir este comportamiento y ayudar a los científicos a encontrar las señales en los datos del detector ".
El nuevo modelo ya se ha programado en los códigos de computadora que los científicos de LIGO de todo el mundo se están preparando para buscar fusiones de agujeros negros cuando se encienden los detectores.
El Dr. Hannam agregó: “A veces, las órbitas de estos agujeros negros giratorios se ven completamente enredadas, como una bola de cuerda. Pero si te imaginas dando vueltas con los agujeros negros, entonces todo parece mucho más claro, y podemos escribir ecuaciones para describir lo que está sucediendo. Es como ver a un niño en un parque de atracciones de alta velocidad, aparentemente moviendo las manos. Desde las líneas laterales, es imposible saber qué están haciendo. Pero si te sientas junto a ellos, es posible que estén sentados perfectamente quietos, solo dándote el visto bueno ”.
Pero, por supuesto, todavía queda trabajo por hacer: "Hasta ahora solo hemos incluido estos efectos de precesión mientras que los agujeros negros giran en espiral el uno hacia el otro", dijo el Dr. Hannam. "Todavía tenemos que trabajar exactamente lo que hacen los giros cuando los agujeros negros chocan".
Para eso, necesitan realizar grandes simulaciones por computadora para resolver las ecuaciones de Einstein para los momentos antes y después de la colisión. También deberán producir muchas simulaciones para capturar suficientes combinaciones de masas de agujeros negros y direcciones de giro para comprender el comportamiento general de estos sistemas complicados.
Además, el tiempo es algo limitado para el equipo de Cardiff. Una vez que los detectores están encendidos, solo será cuestión de tiempo antes de que se realicen las primeras detecciones de ondas gravitacionales. Los cálculos que el Dr. Hannam y sus colegas están produciendo tendrán que estar listos a tiempo si esperan aprovecharlos al máximo.
Pero el Dr. Hannam es optimista. "Durante años nos quedamos perplejos sobre cómo desenredar el movimiento del agujero negro", dijo. "Ahora que hemos resuelto eso, sabemos qué hacer a continuación".
